смотреть на рефераты похожие на "Экология Москвы-реки"
Работа была проделана учениками
11 класса «А»
Школы 1257
Ворониным Дмитрием и
Шубиным Любимом
Оглавление.
I. Почему мы выбрали эту тему. Наши задачи 3
II.Теоретическая часть 3
Вода в нашей жизни
3
Источники загрязнения внутренних водоемов
4
Состояние водных объектов
6
Состояние поверхностных вод
8
Санитарно-бактериологические показатели
9
Истощение и загрязнение подземных вод
10
Загрязнение грунтовых вод
10
Влияние снеговых свалок
10
Приговор
11
III. Практическая часть 13
IV. Пути дальнейшего развития(рекомендации) 14
Приложения 16
Состояние малых рек Москвы и Подмосковья 16
Методы очистки сточных вод 20
Выбор технологической схемы очистки сточных вод 21
Физико-химические методы очистки сточных вод с применением коагулянтов
22 Приготовление реагентов 23 Оптимизация дозы реагентов 24
3. Перемешивание сточных вод с реагентами 25
Отделение взвешенных частиц от воды. 26
Электрофлотационный аппарат для осветления тонкодисперсных суспензий и
очистки сточных вод. 27
Обезвоживание и утилизация осадков сточных вод 28
Методы обезвоживания избыточного активного ила и осадков сточных вод. 28
Установка для сушки ила с коагулянтами 30
Использование осадков сточных вод и активного ила
30
Список использованной литературы 33
Благодарности 34
Почему вы выбрали именно эту тему?
Ваши Задачи.
(крик души)
Проблема Москвы-реки очень актуальна именно сейчас, ведь потребление воды
москвичами по последним сводкам составляет 3,5-5 км3 воды в год. Это число
складывается из потребления воды работающими предприятиями в г.Москве, но и
потребления воды жителями Москвы, причем и те и другие засоряют этот
богатый природный ресурс. Наша река из-за механических загрязнений утратила
способность к саморегуляции. Мы решили взять эту тему потому что,
множество людей придерживаются такого популярного мнения, что на их век
хватит – этого мнения придерживаются и недобропорядочные директора фабрик,
и СанЭпидем станции следящие за состоянием Москвы-реки. Спросите, почему мы
сделали такой вывод? Мы вам ответим, что все испытали на своей шкуре:
ходили в СЭС, там, на половину пьяный, вахтер популярно объяснил, что
Моска-река самая чистая река в мире и что нечего беспокоиться, хотя когда
мы вышли на набережную нам открылся великолепный пейзаж: На воде, словно
утки, плавают пластиковые бутылки – культурный слой нашего общества, чуть
правее сбрасывает красивый бурый снег снегоуборочная машина -- и что это
значит? –Это самая чистая река в мире.
Ознакомившись с нашей работой, вы убедитесь в этом, что наша речка не такая
уж и чистая, что хватит её засорять, а надо начать очищать, хотя это не
так уж просто.
Наша Теория.
(это должен знать каждый!)
Вода в нашей жизни.
В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей,
грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно –
выражение «вода - это жизнь». Без воды человек не может прожить более трех
суток, но даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно
продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их
естественный режим сбросами и отходами. Ткани живых организмов на 70%
состоят из воды, и поэтому В.И.Вернадский определял жизнь как живую воду.
Воды на Земле много, но 97% - это солёная вода океанов и морей, и лишь 3% -
пресная. Из этих три четверти почти недоступны живым организмам, так как
эта вода «законсервирована» в ледниках гор и полярных шапках (ледники
Арктики и Антарктики). Это резерв пресной воды. Из воды, доступной живым
организмам, основная часть заключена в их тканях.
Потребность в воде у организмов очень велика. Например, для
образования 1 кг биомассы дерева расходуется до 500 кг воды. И поэтому её
нужно расходовать и не загрязнять.
Основная масса воды сосредоточена в океанах. Испаряющаяся с его
поверхности вода дает живительную влагу естественным и искусственным
экосистемам суши. Чем ближе район к океану, тем больше там выпадает
осадков. Суша постоянно возвращает воду океану, часть воды испаряется,
особенно лесами, часть собирается реками, в которые поступают дождевые и
снеговые воды. Обмен влагой между океаном и сушей требует очень большого
количества энергии: на это затрачивается до 1/3 того, что Земля получает от
Солнца.
Цикл воды в биосфере до развития цивилизации был равновесным, океан
получал от рек столько воды, сколько расходовал при её испарении. Если не
менялся климат, то не мелели реки и не снижался уровень воды в озёрах. С
развитием цивилизации этот цикл стал нарушаться, в результате полива
сельскохозяйственных культур увеличилось испарение с суши. Реки южных
районов обмелели, загрязнение океанов и появление на его поверхности
нефтяной плёнки уменьшило количество воды, испаряемой океаном. Всё это
ухудшает водоснабжение биосферы. Более частыми становятся засухи, возникают
очаги экологических бедствий, например, многолетняя катастрофическая засуха
в зоне Сахеля.
Кроме того, и сама пресная вода, которая возвращается в океан и
другие водоёмы с суши, часто загрязнена, практически не пригодной для питья
стала вода многих рек России.
Прежде неисчерпаемый ресурс - пресная чистая вода - становиться
исчерпаемым. Сегодня воды, пригодной для питья, промышленного производства
и орошения, не хватает во многих районах мира. В данном реферате
рассмотрена проблема загрязнения водных объектов в России и в ее столице -
г. Москве. На сегодня нельзя не обращать внимания на эту проблему, т.к.
если не на нас, то на наших детях скажутся все последствия антропогенного
загрязнения воды. Уже сейчас из-за диоксинового загрязнения водоемов в
России ежегодно погибает 20 тыс. человек. Примерно такое же число россиян
ежегодно смертельно заболевает раком кожи в результате разрушения озонового
слоя в стратосфере. Вследствие проживания в опасно отравленной среде
обитания распространяются раковые и другие экологически зависимые
заболевания различных органов. У половины новорожденных получивших даже
незначительное дополнительное облучение на определенном этапе формирования
плода в теле матери, обнаруживаются задержки умственного развития.
Следовательно эту проблему надо решать как можно скорее и радикально
пересмотреть проблему очищения промышленных сбросов.
Источники загрязнения внутренних водоемов.
Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических,
химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием
в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут
создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования,
нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения
Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:
механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в
основном поверхностным видам загрязнений;
химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ
токсического и нетоксического действия;
бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных
микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;
радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или
подземных водах;
тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.
Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является
недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных
предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при
разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве
лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы
первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в
природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в
основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности,
появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического
состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии
плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.
Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами
производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и
зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят
на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т.ч. и
токсические, и содержащие яды.
К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых
заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в
которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные
воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.
Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие,
нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические
и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы,
фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой
группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие
которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается
биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели
воды.
Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными
загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в
водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную
пленку, растворенные или эмульгированные в воде. Нефтепродукты, осевшие на
дно тяжелые фракции и т.д. При этом изменяется запах, вкус, окраска,
поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается кол-во кислорода,
появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические
свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают
непригодной для употребления тонну воды.
Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он
содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом
резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения,
вода приобретает специфический запах карболки.
На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной
промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением
значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и
взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и
ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме -
беспозвоночных - неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей
древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и
другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода,
вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы
сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб
нерестилищ и кормовых мест.
Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки.
Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными
микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным.
Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше,
чем воды, в которой они живут.
Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л и более),
подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и специальные
резервуары.
Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно
увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали
источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и
гельминтами. В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические
средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также
в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические
вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают
значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В
результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется
деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.
Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и
минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями
дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что
инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий растворяются в
нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие
приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений.
Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а
по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как
на отдельные органы, так и на организм в целом.
В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать стоки
предприятий данной отрасли сельского хозяйства.
Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные
жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и
целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов,
предприятий мясо-молочной, консервной и кондитерской промышленности,
являются причиной органических загрязнений водоемов.
В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения, к
этой же категории органических относятся биологические (бактерии, вирусы,
грибы, водоросли) загрязнения в коммунально-бытовых, медико-санитарных
водах и отходах кожевенных и шерстомойных предприятий.
Нагретые сточные воды тепловых ЭС и др. производств причиняют “тепловое
загрязнение”, которое угрожает довольно серьезными последствиями: в
нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется термический режим, что
отрицательно влияет на флору и фауну водоемов, при этом возникают
благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых
водорослей - так называемого “цветения воды” Загрязняются реки и во время
сплава, при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного
периода увеличивается загрязнение судами речного флота.
Состояние водных объектов в г. Москве
Москва первый по величине и по значению город России, и из-за своей
величины в ней сосредоточено огромное количество промышленных предприятий.
Объем промышленных стоков не поддается ни какому описанию. Наряду с
промышленными стоками большую роль играет тепловое загрязнение. Повышение
температуры грунтовых вод сказывается на окружающей природе. Ниже города
Москва-река не замерзает практически никогда, она превратилась в огромную
сливную канаву для человеческой жизнедеятельности. Источниками
водоснабжения Москвы служат река Москва и ее притоки, а также подземные
воды, как те, что формируются в бассейне р. Москвы благодаря поверхностному
стоку, так и воды глубоких горизонтов, не связанные с поверхностным стоком.
Запасы подземных вод в Московском регионе недостаточны для
стабильного обеспечения хозяйственно-питьевых нужд города, в связи с чем
используются поверхностные источники.
В г. Москву поверхностные воды поступают по двум системам водотоков -
Москворецкой и Верхне-Волжской.
В таблице показаны объемы сточных вод, поступающих от промышленности,
сельского и коммунального хозяйства в верховья р. Москвы и ее притоки (куб.
м./сутки) по данным МосводоканалНИИпроект.
|Районы |Объем сточных|Объем сточных|Объем сточных|Всего по |
| |вод городов и|вод отдельных|вод от |району |
| |нас. пунктов |предприятий |сельхоз. | |
| | | |объектов | |
|Можайский |24800 |18850 |- |43650 |
|Одинцовский |51210 |23660 |1720 |76590 |
|Истринский |56986 |33440 |7400 |97876 |
|Рузский |17810 |10485 |70 |28365 |
|Красногорский |2000 |3000 |- |5000 |
|Солнечногорский|5968 |- |- |5968 |
|Волоколамский |1270 |- |- |1270 |
|Итого |160044 |89435 |9190 |258669 |
По данным МГУ за 1987-1990 годы верховье р. Москвы испытывает также
значительное загрязнение органическими и минеральными удобрениями. Нагрузка
органических и минеральных удобрений (по азоту) представлена в таблице.
|Районы |Органические |Удобрения |Минеральные |удобрения |
| | |тонн) |(центнер) | |
| |(тыс. | | | |
| |1987 г. |1990 г. |1987 г. |1990 г. |
|Истринский |459 |442 |87500 |нет данных |
|Рузский |353 |364 |107600 |114000 |
|Одинцовский |410 |401 |75000 |71000 |
|Можайский |666 |676 |214800 |209000 |
Изучение выноса загрязняющих веществ с поверхностным стоком (данные ИВП
РАН) с
территории городов и сельскохозяйственных территорий показывает, что по
изученным ингредиентам неконтролируемые источники значительно превышают
контролируемые.
В таблице представлены основные составляющие поступления загрязняющих
веществ в Верхнюю Волгу с ее водосборной площади, тонн в год.
|Источники |Органические|Нефте- |Азот |Фосфор |
|загрязнения |вещества по |Продукты | | |
| |ХПК | | | |
|Контролируемые |5510 |123 |1748 |328 |
|источники | | | | |
|Городские |43455 |4224 |966 |49 |
|территории, | | | | |
|промплощадки | | | | |
|Сельскохозяйственны|33500 |- |7412 |1233 |
|е территории | | | | |
|Суммарно со всех |82465 |4347 |16123 |1632 |
|источников | | | | |
Состояние поверхностных вод в черте города
В черте города водный фонд представлен р. Москвой и более 70 малыми
реками и ручьями общей протяженностью 165,0 км. Полностью открытое русло
сохранено у семи рек: Яузы, Сетуни, Сходни, Раменки, Очаковки, Ички и
Чечеры. Остальные реки частично или полностью заключены в коллекторные
системы и служат для отведения поверхностного стока. Кроме загрязненного
поверхностного стока на качественное состояние рек оказывает негативное
влияние сброс недостаточно очищенных сточных вод промышленных предприятий и
городских станций аэрации.
Ниже впадения канала Москва-Волга в р. Москву расход воды реки
складывается следующим образом: 5 куб. м/с - расход воды р. Москвы ниже
Рублевского водозабора; - 30-35 куб. м/с - проектный расход воды из канала
Москва-Волга; 10 куб. м/с - поверхностный сток (от притоков р. Москвы в
черте города); 66 куб. м/с сточные воды городской канализации, сбрасываемой
в р. Москву; 5 куб. м/с - сточные воды промышленных предприятий,
поступающие в реку помимо общегородских сетей канализации.
Бассейн р. Москвы в черте г. Москвы находится под воздействием
промышленного комплекса, оказывающего существенное влияние на изменение
химического состава воды как р. Москвы, так и ее притоков. В столице
насчитывается около 30 предприятий (не считая ТЭЦ и станций аэрации),
направляющих от 41 тыс. до 39850 тыс. куб. м /год сточных вод в рр. Сходня,
Сетунь, Яуза, Пехорка, Москва и др. В целом р. Москва в черте г. Москвы
получает до 1767540 тыс. куб. м/год промышленных и хозяйственно-бытовых
сточных вод от ведущих отраслей, базирующихся в регионе.
Поверхностный сток с территории города формируется за счет талых
снеговых и дождевых вод, а также поливо-моечных вод. По районам г. Москвы
величина модуля стока изменяется в пределах 5,64 (Железнодорожный район) -
15,0 л/с кв. Км (Свердловский район). Средний для города Москвы модуль
стока составляет 9 л/с кв. км. В общем наблюдается увеличение модуля стока
от окраин города к центру. Поверхностный сток с территории города не
очищается от загрязнений и прямо попадает в водные объекты, неся с собой
большое количество органических, взвешенных веществ, нефтепродуктов. В
целом по г. Москве в течение года с поверхностным стоком поступает 3840
тонн нефтепродуктов, 452080 тонн взвешенных веществ, 173280 тонн хлоридов,
18460 тонн органических веществ (по БПК). В результате с поверхностным
стоком в водные объекты города попадает нефтепродуктов в 1,8 раз, а
взвешенных веществ почти в 24 раза больше, чем со сточными водами
предприятий. Большая часть загрязнений: нефтепродуктов - 63%, взвешенных
веществ - 75%, органических веществ - 64%, хлоридов - 95%, поступает в р.
Москву с поверхностным стоком в зимне-весенний период.
Для объективной оценки состояния водных объектов в черте г. Москвы и
разработки мероприятий по оздоровлению водоемов существенное значение имеет
обоснованная система контроля и оценки качества воды и донных отложений р.
Москвы и ее притоков.
Существующие в настоящее время контрольные створы для оценки
состояния р. Москвы в пределах города (около 60) размещены в соответствии с
задачами, решаемыми отдельными ведомственными контрольными службами: МОБВО
(Московско-Окское бассейновое водохозяйственное объединение),
Москомприрода, МосЦГМС, Московская городская санитарная служба (МосГЦСЭН),
МГЭСО «Мосводоканал». Кроме того, исследовательские организации -
Мосводоканал НИИпроект, ИМГРЭ, НИИОКГ им. Сысина, НИИКВОВ АКХ -
осуществляют наблюдения по собственным программам, не согласовывая их друг
с другом и с нуждами контролирующих организаций.
Санитарно - бактериологические показатели
Оценивая результаты исследования проб воды и донных отложений в
ноябре 1992 года, необходимо отметить, что степень санитарно-
бактериологического загрязнения в различных пробах колебалась в широких
пределах. Наиболее загрязненным по санитарно-бактериологическим показателям
являлись: Капотня, Люблино, Марьино.
Весной 1993 года (март) все санитарно-бактериологические показатели
превышали допустимые и фоновые величины. Интенсивная степень загрязнения
воды характеризовалась свежим фекальным загрязнением, что подтверждается
таким показателем, как коли-фаг (бляшкообразующая единица), который
составил >500 (при норме не более 100).
В то же время не зарегистрировано случаев идентификации возбудителей
патогенных и особо опасных инфекций. Во всех пробах характеризуется слабо
отрицательная реакция энтерококков, что подтверждает степень свежести
загрязнений. В пробах Строгино (до 56), Щукино (23), Капотня (12) высеяны
колонии сальмонелл, которые представляют эпидемиологическую опасность
возникновения желудочно-кишечных заболеваний. Осенью 1992 года таких
случаев не зарегистрировано.
Чувствительным показателем степени загрязнения водоема хозяйственно-
фекальными сточными водами являются санитарно-гельминтологические
показатели, которые характеризует не только степень загрязнения водоема
гельминтами, но и является основным показателем степени паразитарной
опасности для человека. В исследованиях весной 1993 года, в 73% случаев (на
11 из 15 створов) зарегистрировано наличие яиц гельминтов и, в первую
очередь, яйца аскарид как наиболее устойчивых к влиянию внешней среды.
Содержание аскарид в пробах составило от 3 до 36. Наибольшее количество
зарегистрировано в пробе воды, отобранной у ст. метро «Коломенская»
(Судостроительная ул.). Кроме того, отмечаются случаи единичного
загрязнения воды яйцами токсокар, фасцинол и власоглава. Степень
загрязнения (по санитарно-гельминтологическому показателю) характеризуется
как крайне высокая.
В течение апреля-мая происходит миграция гельминтов из воды в донные
отложения. Поэтому показатель степени загрязнения воды гельминтами
нормализуется. В донных отложениях произойдет увеличение этого показателя
за счет накоплений прошлых лет. Подтверждением этого являются данные
исследований 1992 г., где только в 10% проб воды были обнаружены гельминты
и значительно больше (64%) в пробах донных отложений. Санитарно-
гельминтологический показатель этих проб значительно ниже и не превышал 8.
Истощение и загрязнение подземных вод
Гидрогеологическая обстановка в г. Москве сложилась под воздействием
длительного и недопустимо интенсивного водоотбора из артезианских
водоносных горизонтов карбона, а с другой стороны, характеризуется
развитием процессов подтопления грунтовыми водами и подпором от
гидротехнических сооружений. Увеличивающаяся разница в напорах артезианских
и грунтовых вод способствует перетеканию загрязненных грунтовых и
поверхностных вод вниз, к питьевым горизонтам карбона. В наибольшей степени
эти процессы проявляются там, где отсутствует глинистая разделяющая толща
верхней юры, лежащая между грунтовыми и артезианскими водами.
Главные источники загрязнения подземных вод в Москве таковы: утечки
из канализационных коллекторов, просачивание загрязненных атмосферных
осадков сквозь загрязненные почвы, засыпанные и застроенные свалки, утечки
и фильтрация из очистных сооружений, технологических коммуникаций и с
канализированных и неканализированных промплощадок.
Исторически сложился прочный обычай размещать свалки в отработанных
карьерах и оврагах, то есть как можно ближе к грунтовым водам; располагать
заводы, очистные сооружения, поля фильтрации, склады - в речных долинах,
т.е. там, где естественная защита подземных вод зачастую отсутствует.
Загрязнение грунтовых вод
Наиболее загрязнены на территории г. Москвы грунтовые воды. Их
загрязнение связано главным образом с чрезвычайно широким распространением
жидких коммунальных отходов, а также газообразных отходов автотранспорта,
промышленных предприятий, ТЭЦ и др. Компоненты-загрязнители представлены
хлоридами, сульфатами, органическими веществами, азотистыми соединениями и
тяжелыми металлами.
Грунтовые воды с таким характером загрязнения преимущественно
пресные, смешанного, вследствие загрязнения состава. Изменение степени их
загрязнения подчиняется пространственным закономерностям: концентрации
компонентов-загрязнителей возрастают в направлении движения вод от
возвышенных участков рельефа - центральных частей междуречных пространств к
пониженным - речным долинам, озерам, котлованам, водохранилищам. Градиент
концентраций при этом возрастает от десятков до первых сотен миллиграммов
на литр. Одновременно увеличивается и общая минерализация грунтовых вод.
Влияние снегосвалок на водные объекты
Дополнительным источником загрязнения рек в черте г. Москвы являются
речные снегосвалки.
Постановлениями правительства Москвы от 15.11.91 № 809 «О готовности
служб городского хозяйства к уборке территорий г. Москвы в зимний период»
разрешен вывоз на речные снегосвалки снега, собранного с территорий города.
Этими же постановлениями был
определен перечень мест (всего 24) для «сухого» складирования снега по
округам города. Данные отводы с Москомприроды согласованы не были.
На всех снегосвалках, расположенных на реке Яузе, в пробах снега
отмечена повышенная концентрация хлоридов - от 1,2 до 16,4 ПДК.
Объем загрязненного грунта, изъятого при дноуглубительных работах в
районах снегосвалок на реках Москве и Яузе, составил 200,0 тыс. куб. м.;
60,6 куб. м грунта вывезено на полигон «Тимохово».
Таким образом, сброс загрязненного снега, собранного с территорий
города, приводит к загрязнению рек Москвы и Яузы различными вредными
веществами. Положение усугубляется еще и использованием песко-солевых
смесей выше установленных норм.
При эксплуатации речных снегосвалок возникает необходимость
проведения в весенне-летний период дноуглубительных работ и утилизации
извлеченного загрязненного донного грунта.
До настоящего времени не имеется проекта «сухой» оборудованной
снегосвалки. Отсутствуют технологии очистки загрязненного снега перед
сбросом в водоем. Все это приводит к ухудшению состояния рек Московского
региона.
Приговор
Поверхностные воды Москворецкого и Волжского водосборов, используемые
для питьевых целей г. Москвы, подходят к водопроводным станциям уже
загрязненными.
Динамика изменения концентраций загрязняющих веществ показывает, что
по сравнению с 1988 годом уменьшения органических веществ, нефтепродуктов,
аммонийного азота в воде верховьев рек Москвы и Волги от года к году
практически не происходит, а концентрации нитритного азота и фенолов даже
возрастают. Только ионы меди уменьшаются в 1,5-2 раза, но их величины все
равно превышают ПДК в 3-5 раз.
Проектная мощность РВС и ЗВС г. Москвы составляет 38,8 куб. м/с, что
равно почти 50% объема питьевой воды, подаваемой в город. При этом из
Москворецкой водохозяйственной системы на хозяйственно-питьевые нужды
отбирается около 85% расхода воды р. Москвы (на подходе к городу), что
значительно выше допустимого уровня.
Дальнейшее ухудшение качества воды Москворецкого водоисточника может
привести к потере городом 50% объема питьевой воды, так как технологические
возможности по улучшению качества воды на РВС и ЗВС практически исчерпаны.
Следовательно, для дальнейшего обеспечения населения г. Москвы
доброкачественной питьевой водой необходимо срочное оздоровление обстановки
в зонах санитарной охраны Москворецкого водоисточника. Эта срочность
обусловлена еще и тем, что водохранилищами зарегулированы только верховья
р. Москвы, а большая часть загрязняющих веществ (более 100000 куб. м в год
недостаточно очищенных промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод)
поступает в реку ниже створов Москворецких водохранилищ.
Проблема загрязнения водоисточников актуальна не только для
Москворецкой водохозяйственной системы, но и для Волжской, и это
обусловлено, в первую очередь тем, что барьерная роль водоочистных
сооружений в отношении тяжелых металлов крайне низка.
Низкое качество воды р. Москвы в черте города обусловлено тем, что
соотношение природных вод, поступающих из Москворецкой и Волжской
водохозяйственных систем, и сточных вод (сточные воды горканализации,
поверхностный сток и сточные воды промышленных предприятий), составляет
около 1:2. Контроль за качеством воды р. Москвы в черте города
осуществляется различными ведомствами в своих интересах и по своим
программам. Несмотря на бюджетный характер финансирования большинства
контролирующих организаций, скоординированной системы мониторинга качества
воды р. Москвы на сегодняшний день нет.
Геохимическое изучение поверхностных вод р. Москвы показало, что по
составу и количеству содержащихся в них микроэлементов, органических
соединений (нефтепродукты, бензапирен, пестициды) воды приближаются к плохо
очищенным промышленным стокам.
При современных системах локальной очистки промышленных стоков на
предприятиях и загрязнении почв в промышленных зонах, поверхностный сток,
дренирующий территорию достаточно крупных промышленных зон, содержит
повышенные концентрации неорганических и органических веществ. В
воднорастворимых формах в воде р. Москвы в пределах города обнаружены
повышенные содержания таких элементов как марганец, кадмий, цинк, железо,
никель, свинец, нефтепродукты, медь, фенолы, пестициды, различные формы
азота.
Поверхностные воды содержат повсеместно железо и марганец в
концентрациях, превышающих ПДК, а также кадмий и бериллий.
Наиболее загрязненными участками являются: район Нагатино, Люблино, в
меньшей степени Щукино, пляж в Рублево имеет минимальную загрязненность
поверхностных вод и донных отложений.
Анализ распределения микроэлементов в р. Москве показал:
Кадмий, бериллий, цинк, никель, медь, свинец - поступают в р. Москву со
сточными водами предприятий текстильной, химической и металлообрабатывающей
промышленности.
Повышенное содержание стронция, марганца наряду с полифосфатами,
свидетельствует о значительной доле в поверхностном стоке
сельскохозяйственных почв, что подтверждается присутствием в поверхностных
водах довольно высоких, даже превышающих ПДК, концентраций пестицидов.
2. Повышенные концентрации полифосфатов, фтора, марганца и железа являются
характерной особенностью р. Москвы на всем ее протяжении - эти элементы
могут быть обусловлены и природными условиями, наряду с техногенными.
Опробование донных отложений р. Москвы стабильно фиксирует источники
загрязнения вод и позволит в дальнейшем, на основании проведенной съемки р.
Москвы, выявить большую часть комплекса химических элементов загрязнителей
и пространственную характеристику зон их воздействия.
В пределах изученной части р. Москвы выделяются особые донные отложения -
техногенные илы, для которых характерны тонкодисперсный состав, повышенная
пластичность, маслянистость, специфический запах (нефтяной, фекальный),
окраска темных и пепельных тонов. Самые верхние горизонты таких илов часто
представляют собой коллоидную массу (суспензию или гидрозоль). Эти
техногенные илы имеют разное площадное распространение: в виде отдельных
линз на участках Лужнецкой набережной или довольно протяженных участков
русла (р-н Люблино, Нагатино - протяженность около 7 км). Именно эти
техногенные илы обогащены органическими веществами - нефтепродуктами, СПАВ,
бензапиреном и др. С ними же связано чрезвычайно высокое содержание
серебра, ртути, цинка, свинца, кадмия, висмута, меди, олова, никеля и др.
Значения коэффициентов концентрации этих элементов в 10 -100 и более раз
превышают природные уровни их концентраций.
Проектная мощность очистных сооружений горканализации практически
исчерпана. Сточные воды после очистки на станциях биологической очистки не
соответствуют требованиям для сброса в водоем по содержанию органических
веществ (по БПК), аммонийному азоту, содержанию СПАВ, нефтепродуктов и
тяжелых металлов. В настоящее время 2800 предприятий города сбрасывают в
городскую канализацию до 720 тыс. куб. м/сутки производственных
загрязненных сточных вод.
Поверхностный сток с территории города не очищается от загрязнений и
напрямую (в основном) попадает в водные объекты. В целом по г. Москве в
течение года с поверхностным стоком поступает 3840 тонн нефтепродуктов,
452080 тонн взвешенных веществ, 173280 тонн хлоридов и 18460 тонн
органических веществ (по БПК). В результате, с поверхностным стоком в
водные объекты города попадает нефтепродуктов в 1,8 раза, а взвешенных
веществ почти в 24 раза больше, чем со сточными водами предприятий.
Существенный вклад в загрязнение р. Москвы вносят речные снегосвалки.
Сильно и почти повсеместно загрязнены грунтовые воды. Продолжается
интенсивный водоотбор артезианских вод. До 400 тыс. куб. м/сутки
артезианских вод используется исключительно на технологические нужды
промышленных предприятий и метрополитена, что приводит к сработке
артезианских горизонтов, и инфильтрации в них загрязненных грунтовых и
поверхностных вод. Следствием этих процессов является загрязнение
артезианских вод, тем самым истощается и приходит в негодность резервный
источник водоснабжения г. Москвы.
Поверхностные воды в зоне питьевого водопользования загрязнены за счет
сточных вод промышленности, сельского и коммунального хозяйства Московского
региона. При залповых сбросах сточных вод содержание в воде аммонийного и
нитритного азота превышает ПДК в 10-50 раз. Значительно загрязнены воды
Москвы-реки и ее притоков, а также городских водоемов фенолами,
нефтепродуктами, металлами, органикой.
Качество питьевой воды города отвечает требованиям ГОСТ 2874-82. Однако
применение высоких доз хлора при очистке и обеззараживании воды делает
вероятным присутствие в питьевой воде неконтролируемых высокотоксичных
хлорорганических соединений. Для достоверной оценки качества питьевой воды
необходимо расширить перечень контролируемых загрязняющих веществ до уровня
международных стандартов.
Практическая часть нашей работы.
В нашей практической части мы решили привести некоторые качественные
реакции на содержание примесей в воде. Многие из них пошли, и по этим
реакциям можно судить о наличие данных веществ в воде. Для того, чтобы
реации шли лучше мы предварительно выпарили некоторую часть воды из общего
объема.
Качественные реакции на анионы.
| |Реактив |Результат реакций(СИУ) |
|Анионы | | |
|SO42- |Соли бария Ba2+ |SO42-+ Ba2+ => BaSO4( |
| | |Белый осадок |
|NO3- |H2SO4( Конц) и |Cu + NO3- +2H+=> |
| |Cu (медь) |Cu2++NO2(+H2O |
| | |выделение бурого газа |
|PO43- |Нитрат серебра (AgNO3) |PO43-+3Ag+=> Ag3PO4( |
| |Ag+ |ярко-жёлтый |
|S2- |Соли свинца Pb2+ |Pb2++S2-=> PbS( |
| | |черный |
|Cl- | Нитрат серебра (AgNO3) |Cl-+ Ag+=> AgCl( |
| |Ag+ |белый творожистый |
|Br- |Нитрат серебра (AgNO3) |Br-+Ag+=> AgBr( |
| |Ag+ |желтоватый |
|I- |Нитрат серебра (AgNO3) |I-+Ag+=> AgBr( |
| |Ag+ |желтый |
Качественные реакции на катионы.
|Катион |Реактив |Результат реакции (СИУ) |
|[Hg2+] |I- (йодид калия) |Hg2++2I- => Hg2I2 |
| | |зелёный |
|Pb2+ |Гидрофосфат натрия Na2PO4 |3Pb2++ 4HPO42-=> |
| | |Pb3(PO4)2(+2PO4( |
| | |белый |
|Fe2+ |Красная кровяная соль |3Fe2++[Fe(CN)6]3-=> |
| |K3[Fe(CN)6] |Fe3[Fe(CN)6]2 ( |
| | |синий (турнбулева синь) |
|Fe3+ |Желтая кровяная соль |4Fe3++3[Fe(CN)6]4-=> |
| |K4[Fe(CN)6] |Fe4[Fe(CN)6]3 ( |
| | |темно-синий (берлинская |
| | |лазурь) |
|Zn2+ | В присутствии NH4OH (в |Zn2++S2-=> ZnS( |
| |избытке) и солей аммония, |белый |
| |(NH4)2S | |
| |Или | |
| |H2S( |Zn2++S2-=> ZnS( |
| | |белый |
Примечание: По результатам этих реакций можно докозать только наличие
данного вещества в воде!
ПУТИ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ ПРОБЛЕМЫ
(крик души)
Хотелось бы, чтобы тот, кто прочитал этот реферат, задумался о том как
дальше поступать с этой проблемой. Мне бы хотелось предложить несколько
наиболее реальных путей ее решения.
Прежде всего - это ограничение промышленных сбросов в реки, озера и другие
водные объекты.
Очищение русел и пойм рек и озер от скопившегося мусора.
совершенствование технологий производства и технологий утилизации отходов.
Осуществление жесткого контроля за сбросом с полей удобрений и
ядохимикатов.
Контроль за попаданием фекальных масс в русла рек.
Проведение общественно-поучительных мероприятий по донесению до населения
всей важности этой проблемы.( Можно провести у нас в школе)
Увеличение штрафов.
Промышленные стоки занимают первое место по объему и ущербу, который
они наносят. Следовательно, решать проблему сбросов их в реки нужно в
первую очередь. Из-за загрязнения, вызываемого стоками, начинаются
различные биогенные мутации. Из рек и озер пропадают многие виды рыбы, а
те, которые остаются, - непригодны в пищу. Значительно скудеет флора и
фауна водоемов. Из-за промышленных стоков в водоемах наблюдается высокая
бактериологическая активность, что ведёт к уменьшению доли кислорода в
пресной воде (для многих видов рыб кислород- ограничивающий фактор),
поэтому можно наблюдать так называемое «цветение» водоемов. Многие,
наверное, не раз видели на поверхности воды нефтяную пленку, которая,
переливаясь на солнце, кажется очень красивой, но на самом деле вызывает
уменьшение проникновения света в водную толщу в несколько раз. Изменяется и
химический состав водоемов, повышается содержание азота, фосфора и
хлорсодержащих веществ.
Важной проблемой является загрязнение водоемов отходами сельского
хозяйства. Многие, наверняка, с наступлением весеннего половодья не раз
замечали неприятный запах, который источает питьевая вода. Запах этот
вызван тем, что бурные весенние потоки смывают в реку фекальные массы,
накопившиеся за зиму и вывезенных весной на поля. Вместо того, чтобы
следить за попаданием этих веществ в реки, предпочитают перед тем, как
подать эту воду в дома смещать ее с огромным количеством хлорки, которая
является далеко небезопасным веществом.
Третьей проблемой является попадание в реки и другие водоемы
различного бытового и промышленного мусора. Многие, наверное, не раз, гуляя
по набережной, бросали в воду бумажку, банку, ветку и т.д. В каком-то месте
весь этот мусор скапливается и в русле реки образуются наносы, возникают
островки. Все это ведет к засорению и пересыханию реки(заболачивание
берегов). Этот же мусор разлагаясь выделяет различные канцерогенные
вещества, которые попадают вместе с пищей к нам на стол.
Стоит задуматься, неужели нам не дорога собственная жизнь, которую мы
беспощадно, незаметно для себя, губим? А объем загрязнений водоемов с
каждым годом увеличивается во много раз. Так как водные ресурсы играют
главнейшую роль в жизнедеятельности человека, а этот человек, понимая всю
их важность для своей жизнедеятельности, продолжает их загрязнять, то
начинать любить и бережно относиться к ним нужно учить с самого детства.
ПРИЛОЖЕНИЯ
СОСТОЯНИЕ МАЛЫХ РЕК МОСКВЫ И ПОДМОСКОВЬЯ
Природа Подмосковья преобразована трудом многих поколений, причем каждое
последующее поколение приспосабливалось к уже «очеловеченной» природе и
продолжало ее изменять. Многовековое природоиспользование ныне отражено в
сильно изменившихся лесах, в пересыхающих малых речках и родниках, в
участившихся засухах и резких похолоданиях, которым не может противостоять
ни поредевший естественный растительный покров, ни насаженные человеком
лесопарки, монокультурные хозяйственные угодья.
Малые реки в силу своей природной уязвимости в первую очередь реагируют на
хозяйственную деятельность человека – на вырубку лесов, распашку, осушение,
орошение, они обладают более низкой способностью к самоочищению, быстрее
загрязняются.
Сегодня в Московской области насчитывается 4312 рек, из которых все, кроме
Москвы, относятся к малым. Длина таких колеблется от нескольких сотен
метров до 100 км. Но полтора века назад рек было на 25-30 процентов больше,
а родников, как свидетельствуют исторические материалы, насчитывалось в
Подмосковье вдвое больше, сегодня. Могучие широколиственные дубравы с
липой, вязом, кленом, ясенем, с глубокими корневыми системами, по которым
дождевая влага поступает в глубь почвы, а не сбегает по ее поверхности,
обеспечивали половодье рек, предотвращали высокие весенние паводки и
насыщали водоносные горизонты в летнюю межень.
Сегодня о былых дубравах Подмосковья напоминают лишь топонимические
названия сел и рек, остатки мощных дубовых стволов, устилающих дно
подмосковного Тростенского озера, исторические свидетельства. Еще в XVIII
веке дубовые сплавы по Москве-реке к Москве были довольно часты. По
свидетельству географа П. П. Семенова-Тянь-Шаньского («Географо-
статистический словарь Российской империи», 1865), вплоть до середины XIX
века строевой лес десятками тысяч бревен в год сплавлялся в Москву по рекам
Истре, Маглуше, Рузе, Озерне. Сегодня по этим обмелевшим рекам с трудом
можно пройти лишь на байдарке. Пароходы еще в прошлом веке поднимались по
Протве вплоть до Боровска, теперь вся Протва не судоходна.
До появления железных дорог малые реки были основными транспортными
артериями страны. Межбассейновыми каналами они соединялись друг с другом,
что делало их основными торговыми путями, оживляло жизнь на их берегах.
Так, в 1826 году развернулось строительство канала между реками Сестра и
Истра с целью доставки камня с Волги для строительства храма Христа
Спасителя в Москве. Работы продолжались 25 лет, было построено три каменных
шлюза, канал длиной 8,5 км и плотина, которая подняла уровень реки Сестры и
образовала искусственное озеро Сенеж площадью 7 кв. км. Канал
просуществовал недолго – он не выдержал конкуренции с Николаевской железной
дорогой и в 1860 году был окончательно заброшен. Почвы пойм малых рек
обладали хорошими агрохимическими свойствами и позволяли снимать урожай до
50-75 центнеров с десятины. Чем выше была урожайность лугов, тем богаче
становились почвы. Кроме отложения плодородного наилка, на поймах малых рек
сложился благоприятный водный режим. Запрещалась вырубка кустарников по
берегам рек. Заболоченные поймы осушались. На сенокосах запрещалась пастьба
скота, выпас строго регламентировался, за потраву строго взыскивали. Теперь
вследствие перевыпаса поймы большинства подмосковных малых рек разрушены.
Сенокосных лугов практически нет, а оставшиеся используются как пастбища,
которые лишь наполовину покрыты растительностью. На поймах стали
преобладать малопоедаемые и непоедаемые виды растений, сформировался
своеобразный рельеф, в котором преобладают тропинки, скотопрогонные тропы,
валики, лунки, появилась закочкаренность.
В результате неумеренных рубок лесов в верховьях бассейна реки Москвы
участились наводнения. За 150 лет наблюдений их число к 1908 году
удвоилось, что явилось одной из причин возведения на ней водохранилищ. Роль
естественных гидротехнических систем перешла от лесов к искусственным
гидросистемам. Сегодня в Московской области широколиственных лесов осталось
не более одного процента, более половины лесной площади занимают малоценные
березняки и осинники, высасывающие большое количество воды из почвы,
вследствие чего ее недополучают грунтовые воды и малые реки, особенно в
летнюю межень.
Последние 70 лет жизнь подмосковных малых рек стала особенно тяжелой. В
1918-1923 годах сплошными рубками были уничтожены все леса в 30-верстной
зоне вокруг столицы. В первую пятилетку запас по деловой древесине в лесах
области был взят на 13 лет вперед. За годы войны Подмосковье потеряло пятую
часть своих лесов. Все эти обстоятельства отразились на судьбе малых рек.
Большое воздействие на них оказали также и разработка торфяных болот в
довоенные годы, и развернувшиеся в послевоенное время по плану «Великого
преобразования природы» мелиоративные работы.
Сегодня Московская область – самый «пьющий» регион России. На территории,
составляющей всего 0,4 процента площади страны, отбирается около 12
процентов всех подземных вод, добываемых в Российской Федерации. Водоотбор
во многих городах Подмосковья уже в несколько раз превысил величину
утвержденных запасов, в результате чего за последние полстолетия подземный
сток сократился в 3-4 раза. Такая интенсивность не приводит к добру.
Сегодня водозабор производится главным образом в центральной части области,
наиболее насыщенной промышленными предприятиями – главными загрязнителями
грунтовых вод. К тому же по мере истощения подземных вод возрастают
концентрации вредных веществ до опасных пределов. В подмосковных городах
Воскресенск, Коломна, Лыткарино, Люберцы, Подольск, Балашиха и во многих
других 35-100 процентов добываемых грунтовых вод уже загрязнены и мало
пригодны для питья. В них – повышенное содержание железа, стронция и других
вредных веществ.
Большое и вредное влияние на малые реки оказало градостроительство. Около
90 малых рек Москвы заключены в подземные трубы, а общая протяженность всех
150 подземных и наземных и наземных малых рек достигает 400 км. На
территории города за последнее столетие исчезло более ста рек и ручьев,
более семисот озер, болот и прудов. Всего же сегодня на территории Москвы
осталось 59 рек и ручьев. Все они подвержены мощному техногенному
воздействию промышленности и автотранспорта. Кроме этого, в Москве около
четырехсот прудов, общее зеркало которых составляет 650 га, общая же
площадь всех водоемов Москвы, включая Химкинское водохранилище, насчитывает
8 кв. км. За последние два десятилетия в Москве было засыпано около ста
прудов с площадью зеркала около 170 га. На их месте построены здания,
проложены улицы. Это свидетельствует о недооценке значения небольших
водоемов в создании ландшафтно-архитектурного облика столицы. Московские
водоемы и реки страдают и от химического загрязнения. Сегодня с поверхности
столицы ежегодно смывается в реку Москву свыше ста тысяч тон взвешенных
веществ и тысяча тон нефтепродуктов. На Яузе, самом загрязненном ее
притоке, концентрация нефтепродуктов, железа и аммиака превышают нормативы
в пятьдесят-сто раз. Ниже впадения Яузы качество вод реки резко ухудшается:
в 3 раза повышается содержание нефтепродуктов, на порядок – бактериальное
загрязнение, в шесть-восемь раз – содержание взвешенных веществ. Поэтому
воды Москвы-реки ниже города не могут быть использованы ни для хозяйственно-
бытовых, ни для рекреационных целей. Кроме того, промышленными
предприятиями столицы ежесекундно сбрасывается более 73 кубометров
промышленных стоков – столько же, сколько выносит и Москва-река при выходе
из столицы.
При значительной или продолжительной перегрузке реки сточными водами в ней
прекращаются нормальные процессы жизнедеятельности организмов, расходуется
большая часть растворенного в воде кислорода, и водоток превращается в
канализационный коллектор. В Московской области такими коллекторами стали
реки Шаловка (приток Клязьмы), Яуза (в среднем и нижнем течении) с малыми
притоками, Сходня (в верхнем течении), ручей Черный (приток Пахры) и многие
другие.
Свой вклад в химическое загрязнение водоемов Подмосковья вносит и сельское
хозяйство. Так, минерализация воды в подмосковной Протве за десять лет
возросла более чем в полтора раза (от 122 до 195 мг/л) за счет сноса с
полей аммиачной селитры, суперфосфата, доломитовой муки и других удобрений.
При этом повысилась эвтрофикация русла, в котором активно стали развиваться
различные водоросли. И хотя за последние годы количество вносимых удобрений
уменьшилось вследствие их дороговизны, оно не снизилось, а даже возросло в
тех хозяйствах (прежде всего в частных), которые главный смысл
сельскохозяйственного производства видят в получении чистой прибыли, не
считаясь с расходами на охрану природы, и в частности малых рек.
Большой вред малым рекам наносят животноводческие комплексы, фермы,
складирование навоза по берегам. За год в Московской области скапливается
до 15 миллионов тонн навоза и птичьего помета. Наиболее угрожающая на
сегодняшний день ситуация сложилась на реке Маглуше (правый приток Истры),
в пойме которой скопились тысячи тонн невывезенного куриного помета из
Глебовского птицеводческого объединения (пос. Глебово Истринского района).
При высоком паводке эта ситуация может привести к экологической катастрофе.
Большой ущерб поймам малых рек Подмосковья в последнее десятилетие нанесла
распашка их частниками под огороды. Малые реки загрязняются свалками,
которые организуются по берегам рек и оврагов. Во время половодья и дождей
с них текут стоки, загрязняющие реки. Особое беспокойство вызывает свалка
мусора областного значения возле села Павловское Истринского района,
непосредственно находящаяся в средней и низкой пойме Истры. Ее потенциал
уже исчерпан, и в любой момент десятки тонн мусора могут с талыми водами
попасть в реку Истру.
Русла рек также беспощадно замусориваются. Механический и бытовой мусор, не
влияющий на русловые процессы на крупных и средних реках, приобретает иное
значение на малой реке. Любая свалка на ее берегах может стимулировать
аккумуляцию наносов и отмирание русла. Даже средних размеров предмет,
например тракторное колесо, может вызвать прорыв излучин, развитие острова.
К сожалению, какого-либо действенного контроля за загрязнением, распашкой и
использованием пойм до сих пор нет. На реки приходятся большие
рекреационные нагрузки, которые будут неуклонно возрастать.
Отдыхающие уничтожают кустарники вблизи русел рек, вытаптывают травостой,
загрязняют места стоянок отбросами.
Как видим, хозяйственная деятельность сегодня стала фактором, перекрывающим
по своей силе действие многих естественных природных сил. И этой силой надо
умело управлять. Поэтому назрела необходимость принятия действенных мер для
восстановления чистоты и полноводности наших малых рек.
Прежде чем сохранять и восстанавливать, надо знать, что восстанавливать и
как. Необходимо создать Красную книгу малых рек Подмосковья, в которую
следует включить не только все исчезнувшие за последнее столетие реки
(около шестисот), но и те, которым угрожает опасность обмеления и
исчезновения.
Приоритетной задачей для лесохозяйственников Подмосковья должно стать не
выращивание высококачественной древесины преимущественно хвойных пород для
хозяйственных целей, а повышение эколого-эстетических и водоохранных
свойств лесов. Кубометры досок можно заменить и другими материалами, чистый
воздух, воду и журчание лесного ручья заменить нечем. Сегодня большая часть
лесов Подмосковья такими свойствами не обладает - они молоды (их средний
возраст около сорока лет - в этом возрасте они активно растут и много
"пьют", из-за чего все меньше воды доходит до малых рек) и имеют маломощную
поверхностную корневую систему. Породный их состав неудовлетворителен -
преобладают хвойные искусственные насаждения и почти отсутствуют
широколистные. Наиболее благоприятные в отношении водоохранных функций для
условий западного Подмосковья смешанные многоярусные леса, где есть дубы,
липы, клены, возрастом более 140 лет. Но таких почти уже не осталось.
Для проведения первоочередных мер по очистке малых рек следует:
провести облесение вдоль русел малых рек и примыкающих к речным долинам
оврагов;
ограничить сброс неочищенных стоков в малые реки и очистить русла от хлама,
упавших деревьев, мусора;
восстановить старую и построить новую сеть прудов и малых водоемов, прежде
всего каскадных (верхний пруд служит как наносоуловитель и периодически
чистится, ил используется как удобрение);
ликвидировать свалки по берегам рек и оврагов;
расчистить родники, ключи, источники;
осуществлять контроль за выпасом в поймах, за технологией и сроками
внесения удобрений и ядохимикатов в бассейнах малых рек.
Необходимо разработать комплексную программу рационального
природопользования в бассейнах малых рек Подмосковья и предусмотреть в ней
инвентаризацию малых рек (скажем для первого этапа - для всех рек длиной
более 100 км) и определить для каждой реки природные условия и ресурсы
водосбора. Надо рационализировать землепользование в речных долинах,
выявить возможности для создания прудовых хозяйств рекреационного и
рыбохозяйственного назначения, устройства малых и микро-ГЭС (например, для
фермерских хозяйств). В такой программе будут заинтересованы прежде всего
сельские и районные администрации, руководители предприятий. Поэтому она
может быть обеспечена финансированием за счет местных бюджетов или той ее
частью, которая в виде налога на природоохранную деятельность перечисляется
в областной и федеральный бюджеты.
Сохранить и восстановить потенциал малых рек необходимо не только для
получения чистой воды, дешевой гидроэнергии и рыбы из прудовых хозяйств.
Малые реки Подмосковья, пожалуй, главная эколого-эстетическая ценность
региона. В летние дни на природу выезжает ежедневно до пяти миллионов
горожан, многие из которых предпочитают отдыхать на берегах водоемов, под
тенью деревьев. А в соединении воды и леса и заключается, как говорил
писатель Аксаков, высшая прелесть русского ландшафта.
Методы очистки сточных вод
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения
воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы были
невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с
резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным
загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и
утилизировать их.
Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения- сложное
производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье
(сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода)
Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические,
физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то
метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным.
Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется
характером загрязнения и степенью вредности примесей.
Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем
отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные
частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами,
песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а
поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями,
отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых
сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%,
многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.
Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные
химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают
их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение
нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%
При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко
дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические
и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов
применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое
применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении
органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и
других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в
особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью
электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной
и некоторых других областях промышленности.
Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона,
ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка
путем хлорирования.
Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологический
метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и
физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов
биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические
пруды и аэротен0ки.
В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого
материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке
интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит
действующим началом в биофильтрах.
В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все
организмы, населяющие водоем. Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало -
активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа
бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества
сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком
подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты,
минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает,
отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и
другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в хлопья,
омолаживают бактериальную массу ила.
Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после
нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию
жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие
физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.)
Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовых
стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий
нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве
искусственного волокна.
Выбор оптимальных технологических схем очистки воды - достаточно сложная
задача, что обусловлено преимущественным многообразием находящихся в воде
примесей и высоким требованиями, предъявленными к качеству очистки воды.
При выборе способа очистки примесей учитывают не только их состав в сточных
водах, но и требования, которым должны удовлетворять очищенные воды: при
сбросе в водоем - ПДС ( предельно допустимые сбросы) и ПДК (предельно
допустимые концентрации веществ), а при использовании очищенных сточных вод
в производстве - те требования, которые необходимы для осуществления
конкретных технологических процессов.
Для приготовления из сточных вод технической воды или обеспечения условий
сброса очищенных сточных вод водоемов большое значение имеет технико-
экономическая оценка способов подготовки воды. Экономическое преимущество
имеют, как правило, замкнутые системы водоиспользования [1-3]. Однако
процесс замены современных производств безотходными, в том числе и с
полностью замкнутой системой водоиспользования, достаточно длительный.
Поэтому часть очищенных сточных вод сбрасывают в водоемы. В этих случаях
необходимо соблюдать установленные нормативы для относительной концентрации
вредных веществ в очищенных сточных водах.
Применяемые схемы очистки должны обеспечивать максимальное использование
очищенных вод в основных технологических процессах и минимальный их сброс в
открытые водоемы. При широком внедрении оборотных систем имеются
дополнительные резервы по сокращению расхода свежей воды и уменьшению
сброса в открытые водоемы. При широком внедрении оборотных систем имеются
дополнительные резервы по сокращению расхода свежей воды и уменьшению
сброса сточных вод в водоемы (совершенствование технологических процессов,
повышение эффективности очистки сточных вод). Сточные воды являются
чистыми, если их отведение в водные объекты не приводит к нарушению норм
качества воды в контролируемом створе или пункте водоиспользования.
Степень очистки сточных вод при сбросе их в водоемы определяется
нормативами качества воды водоема в расчетном створе и в большой степени
зависит от фоновых загрязнений. Для снижения концентраций вредных примесей,
присутствующих в сточных водах, до требуемых величин необходима достаточно
глубокая очистка. Поэтому важное значение имеет надежный контроль степени
очистки сточных вод, так как с ужесточением требований к качеству очищенных
вод значение ПДК большинства вредных веществ снижается и, следовательно,
возрастают трудности их определения [4]. Кроме того, контроль усложняется
при определении концентраций вредных веществ в сильно разбавленных сточных
водах.
Физико-химические методы очистки сточных вод с применением коагулянтов
Для обеспечения высокой степени очистки сточных вод в ряде случаев одной
биохимической очистки производственных сточных вод недостаточно, поэтому в
последние годы отмечено возрастающее применение физико-химических методов.
Широкое распространение получили коагуляция и флотация. Реагентный способ
очистки достаточно эффективен и прост. Этот способ можно применять
практически при неограниченных объемах сточных вод.
Совместное использование коагулянтов и флокулянтов позволит еще более
расширить использование этих реагентов для очистки сточных вод. Большие
резервы интенсификации метода коагуляции и флокуляции связаны как с более
глубоким исследованием механизмов явлений, сопровождающих эти процессы, так
и с более эффективным использованием различных физических воздействий.
Данные зарубежных исследований показывают, что значительного повышения
эффективности реагентного способа можно добиться оптимизацией технологии
очистки, предусматривающей смешение реагентов с водой, а также подбором
используемых коагулянтов и флокулянтов [5].
Эффективность реагентного способа очистки воды, в частности с
использованием коагулянтов, можно повысить, установив долее строгий
контроль за расходом реагентов в зависимости от количества загрязнений,
присутствующих в сточных водах, и физико-химических характеристик этих
загрязнений, в первую очередь от их заряда, характеризуемого ?
потенциалом. Внедрение автоматизированного контроля за расходом реагентов
позволит повысить не только степень очистки воды, но и снизить расход
реагентов.
Эффективность реагентного способа можно также повысить, применяя физические
воздействия на обрабатываемую воду и водные системы (например,
электрические и магнитные поля, ультразвук, радиацию и другие способы).
Однако внедрение этих методов интенсификации коагуляции и флокуляции
тормозится недостаточной изученностью процессов, протекающих на
молекулярном и ионном уровне.
Очистка производственных сточных вод реагентным способом включает несколько
стадий, основными из которых являются:
1) Приготовление и дозирование реагентов;
2) Смешение реагентов с водой;
3) Хлопьеобразование;
4) Отделение хлопьевидных примесей от воды.
Приготовление реагентов
Правильная организация процесса приготовления реагентов позволит при
минимальном их расходе получить максимальный эффект очистки воды. От
качества приготовленных растворов зависит не только эффективность
воздействия коагулянтов на загрязнения, но и работа оборудования этого
узла. Наибольшее применения в качестве коагулянтов получили сульфат
алюминия, гидроксохлорид алюминия и хлорид железа(III). В несколько меньшем
масштабе используются сульфаты железа, смешанные коагулянты в виде солей
алюминия и железа. Заметно в меньших количествах используют алюмоаммонийные
и алюмокалиевые квасцы. Возрастает использование коагулянтов, в первую
очередь железа и алюминия, получаемых электрохимическим способом. В этом
случае их свойства как коагулянтов резко улучшаются.
Реагенты как в твердом, так и в виде концентрированных растворов,
необходимо доводить до рабочей концентрации (5-15%). В связи с этим следует
проанализировать растворение солей и в первую очередь солей алюминия и
железа
Зная основные закономерности процесса растворения реагентов в воде, можно
выбрать оптимальный режим растворения реагентов в воде и подобрать для
этого необходимое оборудование.
Эффективность очистки сточных вод с использованием коагулянтов и
флокулянтов в значительной мере зависит от точности поддержания основных
параметров. основными параметрами регулирования являются рH обработанных
сточных вод, электропроводность, мутность, окислительно-восстановительный
потенциал.
В настоящее время широко используются разработанные ВНИИВодгео системы
автоматического регулирования (САР), предназначенные для управления
реагентной очисткой сточных вод. Повышение уровня автоматизации процессов
физико-химической очистки промышленных сточных вод позволяет уменьшить
расходы реагентов.
В практике очистки вод, как правило, применяют объемнопропорциональные
дозирующие системы. В основном по такому принципу построены САР подачи
растворов коагулянтов и флокулянтов.
Дозаторы, используемые в САР раегентной очистки сточных вод, должны надежно
работать и при подаче растворов, содержащих взвешенные частицы, осадки,
шламы, так как часто в качестве реагентов используют отходы различных
производств.
При использовании предварительно осветленных растворов реагентов можно
применять плунжерные насосы-дозаторы с ручным регулированием
производительности.
Для нормального функционирования узла реагентной обработки с использованием
плунжерных насосов-дозаторов необходима предварительная очистка растворов
реагентов. В противном случае насос-дозатор забивается взвешенными
частицами, а следовательно необходимо его останавливать и промывать.
Оптимизация дозы реагентов
Для технологии очистки воды и обезвреживания осадков большое значение
имеет рациональное использование реагентов, так как годовой расход только
флокулянтов составляет сотни тонн. Определение оптимальной дозы реагентов
представляет собой весьма сложную задачу, так как в практике очистки воды
возможно одновременное изменение ряда факторов, например состава и
количества примесей.
Следует отметить, что при коагуляции примесей в объеме воды и при контакте
с зернистой загрузкой оптимальная доза будет различной, так как
кинетические условия коагуляции на поверхности фильтрующего материала
значительно лучше, чем в объеме воды.
Эффективность процессов очистки воды в аппаратуре всех типов обусловлена
прочностью и плотностью коагуляционной структуры.
Для тонкодисперсной суспензии с частицами заданного размера одним из
основных критериев выбор а дозы коагулянта является прочность структуры.
Одновременного увеличения прочности и плотности коагуляцоинной структуры
можно достичь комбинированным воздействием на структуру гидродинамических
условий перемешивания и дозы коагулянта. Выбор оптимального режима очистки
воды с использованием реагентов возможен на основе цепочечно-ячеистой
модели коагуляционной структуры.
Представляет интерес определение оптимальной дозы реагента при добавлении
его в воду электрохимическим способом. В этом случае наиболее легко
оптимизировать процесс изменением плотности тока и продолжительности
обработки в зависимости от количественного состава сточных вод.
Применяя известные методы математического моделирования можно определить
оптимальный режим электрохимической обработки. Существующие устройства для
автоматического дозирования реагентов дают возможность, как правило,
поддерживать только их расход, установленный на основе предварительных
исследований. Поддержание оптимальной дозы реагентов для соблюдения
основных качественных параметров процесса коагуляции пока еще затруднено.
Перемешивание сточных вод с реагентами.
Приготовленный раствор через дозирующее устройство и смеситель вводят в
воду. Перемешивание воды с реагентами целесообразно осуществлять в две
стадии, причем первую стадию проводить в режиме, приближающемся к режиму
идеального смешения, а вторую - в режиме идеального вытеснения по жидкой
фазе. Это обусловлено тем, что на первой стадии должно быть обеспечено
равномерное распределение реагента по всему объему очищаемых сточных вод, а
на второй - создание условий, исключающих распад образовавшихся агломератов
частиц загрязнений. Первый режим можно осуществить, например, а аппарате с
интенсивно вращающейся мешалкой, а второй - в слое взвешенного осадка.
Как показывают результаты многих исследований, процесс перемешивания воды с
реагентами, в частности с неорганическими коагулянтами, необходимо
проводить с максимальной скоростью. Оптимизация режима смешения коагулянта
с водой может привести к более эффективному использованию, а в некоторых
случаях и к сокращению расхода коагулянта.
Эффективность мгновенного перемешивания заключается в изменении степени
дисперсности продуктов гидролиза коагулянтов, абсорбирующихся на
поверхности частиц загрязнений. При более интенсивном перемешивании
увеличивается вероятность сорбции на поверхности частиц загрязнений мелких
частиц продуктов гидролиза коагулянтов, что приводит к экономии коагулянта
и одновременному увеличению прочности связи частиц в микрохлопьях.
При выборе режима смешения коагулянта необходимо учитывать состав и физико-
химические свойства сточных вод, а также вводимых реагентов. Важность
определения оптимальных параметров режима смешения обусловлена также
большой ролью ортокинетической стадии коагуляции в процессах агрегации
частиц загрязнений. Вероятность столкновений между коагулирующими частицами
возрастает с увеличением интенсивности перемешивания. Однако при достижении
определенного скоростного градиента образующиеся хлопья начинают
разрушаться. Для применяемых коагулянтов значение скоростного градиента
составляет примерно 20-70 с-1. В качестве критериальной оценки процесса
смешения реагентов с водой наряду со скоростным градиентом применяют также
произведение последнего на продолжительность смещения, введенное Кэмпом
(критерий Кэмпа).
В направлении интенсификации перемешивания воды с реагентами развивается и
разработка смесителей. Рекомендуется при выборе типа, конструкции и режима
действия перемешивающих устройств на стадиях быстрого смешения воды с
реагентами и медленного перемешивания воды в камерах хлопьеобразования
учитывать закономерности коагуляционного структурообразования, определяющие начальные значения скоростного градиента, необходимость постепенного
перемешивания и концентрации твердой и жидкой фаз на поверхности раздела.
Быстрое перемешивание реагентов с водой может быть достигнуто в смесителях
с псевдоожиженной насадкой и предварительной электрообработкой смеси.
Электромагнитные смесители целесообразно применять прежде всего при
контактировании воды с растворами электролитов, например с растворами
кислот, щелочей, солей. Однако возможно перемешивание неэлектропроводимых
реагентов, например полиакриламида с водой, в электромагнитных смесителях с
псевдоожиженной или магнитоожиженной насадкой.
Наиболее просты в аппаратурном оформлении смесители, содержащие камеру
электрообработки, в которой установлены два или несколько электродов. В
результате воздействия электрического поля на растворы электролитов
происходит эффективное смешение воды с коагулянтом, что позволяет
существенно сократить время перемешивания, а также расход реагентов на
очистку стоков. Электролиз проводят, как правило, в режимах без заметного
выделения газов (кислорода и водорода)
Другим простейшим вариантом электромагнитного перемешивания является
использование генераторов магнитного поля, устанавливаемых на участке
трубы, где одновременно подают воду и раствор коагулянта (электролита).
Такие смесители весьма просты и их легко установить практически на любом
участке технологической линии. Кроме того, смесители с использованием
постоянных магнитов могут быть установлены в помещениях любой категории.
Высокая интенсивность очистки достигается в электромагнитных смесителях с
магнитоожиженной насадкой, состоящей из ферромагнитных частиц.
В тех случаях, когда недопустимо загрязнение очищаемой воды примесями
железа, вместо смесителей с магнитоожиженной насадкой можно применить
электромагнитные смесители типа статора асинхронного двигателя с
использованием в качестве насадки многоосевого ротора с подвижными
элементами.
Отделение взвешенных частиц от воды.
Очистка воды от взвешенных коагулированных частиц является многостадийным
процессом, включающим, по крайней мере, образование агрегатов и отделение
их от воды. Процесс начинается с образования агрегатов частиц, затем
происходит их распад, переход агрегатов в осадок, выпадение агрегатов
частиц из осадка снова в жидкую фазу, выпадение монодисперсных частиц из
жидкости в осадок, минуя стадию агрегатообразования. Процесс отделения
агрегатов частиц от воды называется отстаиванием.
Для отделения скоагулированных частиц примесей от воды используют также
флотацию или фильтрацию. Отстаивание представляет собой экстенсивный
процесс, однако, являясь универсальным методом, позволяет очищать сточные
воды различного состава. Интенсификация процесса отстаивания связана как с
улучшением седиментационных характеристик скоагулированных частиц примесей,
так и с оптимизацией конструкций отстойников.
В последнее время для очистки сточных вод все чаще используют флотацию.
Преимущество ее - достаточно высокая эффективность извлечения примесей из
воды. процесс флотации зависит как от свойств частиц, так и от их размера,
а также от ряда физико-химических свойств осветляемых токсидисперсных
суспензий, включая и сточные воды. все это приводит к определенным
трудностям внедрения флотационного способа очистки вод.
Использование реагентов при флотации позволяет в ряде случаев добиться
высоких показателей очистки. В практике флотационного разделения суспензий
известно достаточно много способов насыщения жидкости пузырьками газов
(воздуха). Однако для очистки сточных вод наибольший интерес представляет
способ напорной флотации с образованием пузырьков газа в жидкости при
снижении давления, электронный способ аэрирования сточных вод, способ
подачи сжатого воздуха через фильтры (пневматический), электролитический
способ.
В последние годы для электролитической очистки жидкостей применяют
электрофлотаторы и электрокоагуляторы. Действие электрофлотационных
аппаратов основано на принципе аэрации жидкости и пузырьками газов,
образующимися при электролизе воды. Высокая интенсивность метода
электрофлотации обусловлена получением тонкодисперсных пузырьков
электролизных газов и незначительным перемешиванием в камере
электрофлотационого аппарата. За рубежом известны аппараты для
одновременного проведения электрокоагуляции и электрофлотации. Известны
аппараты в которых совмещены электрохимическая обработка и электрофлотация,
а также аппараты, совмещающие электрохимическую обработку и напорную
флотацию.
Электрофлотационный аппарат для осветления тонкодисперсных суспензий и
очистки сточных вод.
Для очистки сточных вод и сгущения суспензий с тонкодисперсной фазой
предложен электрофлотационный аппарат, снабженный камерой смешения, что
позволяет интенсифицировать сгущение суспензий и снизить унос частиц
твердой фазы. В камере предварительной очистки установлены электроды, число
которых нечетное. В последней секции аппарата находится ионообменная
мембрана. (См. рис.1).
При воздействии электрического поля и гидродинамическом перемешивании,
обеспечивающем псевдоожижение слоя дисперсной насадки, в камере смешения
происходит интенсивный процесс контактирования твердой фазы суспензии с
химическими реагентами, вводимыми для агломерации тонкодисперсных частиц. В
аппарате такой конструкции достигается быстрое контактирование реагентов с
суспензией, при этом образуются агломераты частиц суспензии, и в тоже время
не разрушаются образовавшиеся флокулы.
Аппарат работает следующим образом. Суспензия через патрубок 11 и реагент
через патрубок 12 поступают в камеру смешения 3, где образуются
псевдоожиженный слой насадки, обеспечиваемый восходящим потоком жидкости, в
котором происходит интенсивное перемешивание суспензии с реагентом. Затем
суспензия направляется в секции аппарата 5 для грубой очистки и далее в
камеру тонкой очистки 9, где полностью осветляется жидкая фаза суспензии.
В камере 5 отделяется основная масса твердой фазы суспензии в результате
флотации тонкодисперсных частиц пузырьками газов, выделяющихся на
электродах 8 и 10. Интенсификация сгущения суспензии достигаются
увеличением пути прохождения жидкости ( установлено определенное число
перегородок - 13). В камере 9 взвешенные частицы дисперсной фазы
практически полностью отделяются от жидкости, так как создаются
благоприятные гидродинамические условия для всплывания пузырьков вместе с
частицами. Осветленная жидкость выводится через патрубок 6, а продукт
удаляется через патрубок 2. Используя ионообменную мембрану 7,
расположенную между электродами в камере тонкой очистки, изменяют рН
осветленной жидкости до требуемых значений.
При использовании этого аппарата достигается более глубокое осветление
суспензий и уменьшаются энергозатраты, поскольку реагенты подаются
непосредственно в камеру смешения. В присутствии реагентов
электропроводность разделяемой суспензии, а также степень коагуляции частиц
увеличиваются, что способствует более полному разделению сгущаемой
суспензии на жидкую и твердую фазы.
Процесс, протекающий в этом аппарате, можно условно разделить на три
стадии: перемешивание реагентов с суспензией; образование агломератов
(коагуляция); флотация комплексов агломераты частиц - пузырьки газов.
После перемешивания суспензии с реагентами в оптимальном режиме ее
направляют а камеру грубой электрофлотационной очистки, где установлены в
несколько рядов электроды, подключенные к источнику постоянного тока. В
этой камере продолжается укрупнение частиц дисперстной фазы при
взаимодействии с продуктами электрохимического растворения анода из
алюминия или стали.
Окончательно жидкость очищают в камере доочистки, где осуществляется только
электрофлотационный процесс. Эффективность флотационного процесса
существенно зависит от размера пузырьков газа и скорости барботажа.
Испытания электрофлотационного аппарата предлагаемой конструкции на ряде
производств показали его высокую эффективность при очистке сточных вод.
Недостатком электрофлотационных аппаратов подобной конструкции следует
считать то, что их нельзя применять для осветления суспензий, содержащих
грубодисперсные примеси.
Обезвоживание и утилизация осадков сточных вод
Большое разнообразие состава и свойств образующихся при очистке осадков
сточных вод практически исключает создание и использование каких-либо
универсальных способов обезвоживания [6-7].
Образующиеся при очистке сточных вод осадки условно классифицируют на
следующие основные категории: минеральные, органические осадки и избыточный
активный ил. Наиболее легко обезвоживаются минеральные осадки и гораздо
труднее органические осадки и избыточный активный ил. Технологические схемы
обработки и последующего обезвоживания органического осадка и избыточного
активного ила включают, как правило, следующие стадии - предварительное
уплотнение, обезвоживание, термическую сушку (сжигание). Перед
обезвоживанием органические осадки можно сбраживать или стабилизировать, а
также кондиционировать термореагентной обработкой.
Для снижения влажности осадки, в том числе и избыточный активный ил,
уплотняют.
Методы обезвоживания избыточного активного ила и осадков сточных вод.
На стадии предварительного уплотнения активного ила наибольшее
распространение получили отстаивание и флотация. Преимущества флотационного
сгущения суспензии активного ила:
простота аппаратурного оформления способа;
незначительная продолжительность процесса;
удовлетворительные показатели сгущения суспензии активного ила (ступень
сгущения 3,0-5,0);
не требуется предварительная раегентная обработка.
Достаточно широкое распространение получила напорная флотация для
уплотнения избыточного активного ила. Сущность ее заключается в насыщении
воды воздухом со значительным пересыщением им, что обеспечивается созданием
избыточного давления в течение некоторого времени. При снижении давления до
атмосферного начинают выделяться мельчайшие пузырьки воздуха, которые и
флотируют содержащиеся в воде частицы примесей.
При использовании такого метода для обезвоживания избыточного активного ила
микробную биомассу можно сгустить в 305 раз. Такую степень сгущения следует
считать хорошей при достаточно простом аппаратурном оформлении процесса
напорной флотации. Однако потери микробной биомассы с осветленной иловой
водой при сгущении активного ила напорной флотацией в некоторых случаях
сравнительно большие.
Для уменьшения потерь микробной биомассы и повышения степени сгущения в
исходную суспензию активного ила перед флотацией иногда добавляют реагенты,
например растворы электролитов или полиэлектролитов.
Интенсификация процесса флотации достигается также введением ПАВ в
сгущаемую суспензию активного ила.
Исследования показали, что одним из эффективных методов предварительного
уплотнения активного ила является также электрофлотация. Степень сгущения
активного ила электрофлотацией составляет 3-5 при исходной концентрации 0,6-
1,0% абсолютно сухих веществ, а энергозатраты составляют около 1-2 кВт. ч
на 1 м3 исходной суспензии. Наибольшее влияние на процесс электрофлотации
оказывает плотность тока.
Для повышения степени извлечения биомассы активного ила следует вводить в
исходную суспензию минеральные коагулянты или синтетические флокулянты.
Высокоэффективным методом сгущения осадков сточных вод и избыточного
активного ила является центрефугирование. Преимущества способа - простота,
экономичность и низкая влажность сгущенного продукта; недостаток - большой
унос твердой фазы с осветленной жидкостью (фугатом), что приводит к
необходимости дополнительной стадии очистки фугата, например
сепарированием.
Для обезвоживания осадков сточных вод и избыточного активного ила наиболее
эффективны непрерывнодействующие, осадительные горизонтальные центрифуги со
шнековой выгрузкой осадка. Преимущество этих центрифуг - высокая
производительность при низком удельном расходе энергии и массе. Недостатки
- невысокая степень сгущения осадка, а также быстрый износ шнека и ротора.
Всесторонние исследования безреагентного центрифугирования осадков сточных
вод и избыточного ила, показали возможность практического использования
этого способа. Исследован новый способ обработки избыточного активного ила,
включающий центрифугирование суспензии активного ила, отбираемой из
вторичных отстойников
Для повышения эффективности центрифугирования применяют различные
химические реагенты, в частности синтетические флокулянты. Обработка
флокулянтами катионного типа позволяет повысить эффективность задержания
сухого вещества до 95-99 %.
Использование центрифуг для механического обезвоживания осадков первичных
отстойников представляет собой один из перспективных способов, особенно при
применении флокулянтов.
Высокая степень сгущения твердой фазы может быть достигнута на тарельчатых
сепараторах.
Известно, что эффективность сгущения суспензии активного ила с
использованием сепараторов существенно зависит от предварительной
термореагентной обработки. Эффективность режима термореагентной подготовки
суспензии активного ила к сгущению проверена в промышленных условиях.
Технологическая схема обезвоживания активного ила с предварительной
термореагентной обработкой, уплотнением напорной флотацией и с последующим
сгущением в центрифугах и сепараторах представляется перспективной и
практичной.
Для кондиционирования активного ила и осадков первичных отстойников и
интенсификаций процесса сгущения можно использовать наряду с тепловой и
реагентной обработкой и другие способы, например с добавлением золы, в
частности полученной от сжигания осадков сточных вод. Практический и
научный интерес представляет флокуляционно-центробежный способ сгущения
суспензий.
Достаточно прочные хлопья образуются в биосуспензиях, в том числе и в
суспензии активного ила, при проведении комплексной обработки. Один из
наиболее эффективных способов такой обработки - аэробная стабилизация
суспензии активного ила с термореагентной обработкой. Следует отметить, что
термореагентная обработка не только усиливает образование агрегатов частиц
квазитвердой фазы биосуспензии, но и приводит к обезвреживанию получаемого
в дальнейшем готового продукта, что весьма важно при использовании биомассы
микроорганизмов в качестве кормовой добавки. Иногда высокий эффект
флокуляции достигается только при аэробной стабилизации и термообработки
суспензии.
После уплотнения (сгущения) дальнейшее обезвоживание суспензии активного
ила достигается выпариванием и сушкой или одной сушкой. Для сушки
избыточного активного ила и осадков сточных вод можно рекомендовать
распылительные сушилки, непрерывные сушилки струйного типа и сушилки с
инертным псевдоожиженным носителем.
Поскольку концентрированная иловая суспензия имеет высокую вязкость, перед
сушкой ее целесообразно предварительно подогреть. Если же биомасса в
дальнейшем будет использоваться в качестве кормовой добавки, то необходима
тепловая обработка.
Установка для сушки ила с коагулянтами
Для обезвоживания ила с коагулянтами рекомендуется применять сушилку со
взвешенным слоем инертных тел (См. рис. 2).
Процесс осуществляется следующим образом.
Обезвоживаемый продукт сначала поступает в вакуум-фильтр, а затем в
двухвальный смеситель 2, где перемешивается с высушенным материалом из
расчета 1:1. Влажность смеси составляет 45-50 %. Долее смесь подается в
сушилку вихревого слоя 9, заполненную инертной насадкой, в качестве которой
используется галька или цементный клинкер с частицами размером 5-6 мм.
Теплоносителем и псевдоожижающим агентом являются разбавленные воздухом
дымовые газы температурой 500 оС. Генератором дымовых газов служит топка
10, в которой сжигают либо мазут, либо природный газ.
Температура псевдоожиженного слоя поддерживается на уровне 100-120 оС .
Влажный материал контактирует с интенсивно движущимися частицами,
обезвоживается, измельчается и вместе с отходящими газами направляется в
систему циклонов. После первой и второй ступеней очистки в прямоточном
циклоне 4 сухой продукт поступает в двухвальный смеситель, а остальная
часть вместе с сухими частицами из батарейного циклона 5 подается в сборник
готового продукта 6. Давление дымовых газов под газораспределительной
решеткой поддерживается около 4-5 кПа.
Количество загрузочного шлама приблизительно соответствует массе инертных
частиц. Рабочая нагрузка при сушке паст в аппарате, снабженном мешалкой,
составляет 6-8 кг/ч; влажность суспензии активного ила после высушивания
примерно 3-5 %; потери суспензии в сушилке с псевдоожиженным слоем около
4%, а в распылительной 9 %.
Использование осадков сточных вод и активного ила
Утилизация осадков сточных вод и избыточного активного ила часто связана с
использованием их в сельском хозяйстве в качестве удобрения, что
обусловлено достаточно большим содержанием в них биогенных элементов.
Активный ил особенно богат азотом и фосфорным ангидридом, такими, как медь,
молибден, цинк.
В качестве удобрения можно использовать те осадки сточных вод и избыточный
активный ил, которые предварительно были подвергнуты обработке,
гарантирующей последующую их незагниваемость, а также гибель патогенных
микроорганизмов и яиц гельминтов.
Наиболее эффективным способом обезвоживания отходов, образующихся при
очистке сточных вод, является термическая сушка. Перспективные
технологические способы обезвоживания осадков и избыточного активного ила,
включающие использование барабанных вакуум-фильтров, центрифуг, с
последующей термической сушкой и одновременной грануляцией позволяют
получать продукт в виде гранул, что обеспечивает получение незагнивающего и
удобного для транспортировки, хранения и внесения в почву
органоминерального удобрения, содержащего азот, фосфор, микроэлементы.
Наряду с достоинствами получаемого на основе осадков сточных вод и
активного ила удобрения следует учитывать и возможные отрицательные
последствия его применения, связанные с наличием в них вредных для растений
веществ в частности ядов, химикатов, солей тяжелых металлов и т.п. В этих
случаях необходимы строгий контроль содержания вредных веществ в готовом
продукте и определение годности использования его в качестве удобрения для
сельскохозяйственных культур.
Извлечение ионов тяжелых металлов и других вредных примесей из сточных вод
гарантирует, например, получение безвредной биомассы избыточного активного
ила, которую можно использовать в качестве кормовой добавки или удобрения.В
настоящее время известно достаточно много эффективных и достаточно простых
в аппаратурном оформлении способов извлечения этих примесей из сточных вод.
В связи с широким использованием осадка сточных вод и избыточного активного
ила в качестве удобрения возникает необходимость в интенсивных
исследованиях возможного влияния присутствующих в них токсичных веществ ( в
частности тяжелых металлов) на рост и накопление их в растениях и почве.
Представляет интерес практика использования осадков сточных вод в ФРГ. По
санитарным соображениям в ФРГ допускается использование в качестве
удобрения только незагнивающих, стабилизированных осадков сточных вод,
термически высушенных, компостированных и пастеризованных. Пастеризация
осадков заключается в их нагревании до 65-70 оС в течение 20-30 мин, что
приводит к уничтожению в яиц гильминтов и патогенных микроорганизмов. Более
высокий эффект пастеризации достигается при нагревании осадка до 80-90 оС с
последующим выдерживанием в течение 5 мин. В случае образования больших
объемов осадков сточных вод, содержащих соли тяжелых металлов, из-за чего
их нельзя использовать в качестве удобрения, по-видимому, целесообразно
использовать другие пути утилизации, например, сжигание осадков.
В ФРГ также предложен способ сжигания активного ила с получением
заменителей нефти и каменного угля. Подсчитано, что при сжигании 350 тыс. т
активного ила можно получить топливо, эквивалентное 700 тыс. баррелей
нефти и 175 тыс. т угля [ 1 баррель - 159 л.]
Одним из преимуществ этого метода является то, что полученное топливо
удобно хранить. В случае сжигания активного ила выделяемая энергия
расходуется на производство пара, который немедленно используется, а при
переработке ила в метан требуются дополнительные капитальные затраты на его
хранение.
Важное значение также имеют методы утилизации активного ила, связанные с
использованием его в качестве флокулянта для сгущения суспензий, получения
из активного угля адсорбента в качестве сырья для получения строй
материалов и т.д.
Проведенные токсикологические исследования показали возможность
переработки сырых осадков и избыточного активного ила в цементном
производстве.
Ежегодный прирост биомассы активного ила составляет насколько миллионов
тонн. В связи с этим возникает необходимость в разработке таких способов
утилизации, которые позволяют расширить спектр применения активного ила.
Список литературы
1. Алферова А.А., Нечаев А.П. Замкнутые системы водного хозяйства
промышленных предприятий, комплексов и районов М.: Стройиздат 1987
2. Проблемы развития безотходных производств Б.Н. Ласкорин, Б.В. Громов,
А.П. Цыганков, В.Н. Сенин М.: Стройиздат 1985
3. Кафаров В.В. Принципы создания безотходных химических производств М.:
Химия 1984
4. Беспамятнов Г.П.,Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации
химических веществ в окружающей среде Л.: Химия 1987.
5. Абрамович С.Ф. Раппорт Я.Д. Тенденции развития водоснабжения городов за
рубежом. Обзор М.: ВНИИИС 1987
6. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод М.: Стройиздат 1984
7. Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных
сточных вод М.: Стройиздат.
8. Евилович А.З. Утилизация осадков сточных вод М.: Стройиздат 1989
9. А.Г. Банников , А.К. Рустамов, А.А Вакулин Охрана природы М.:
Агропромиздат 1987
10 П.И. Капинос, Н.А. Панесенко Охрана природы Киев: “Выща школа” 1991
11. Охрана окружающей природной Среды Под редакцией Г.В. Дуганова Киев:
“Выща школа” 1990
12. Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Под редакцией О.А.
Юшманова М.: Агропромиздат 1985
13. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения Под редакцией
И.К. Гавич М.: Агропромиздат 1985
14. Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков Под редакцией
В.Н. Соколова М.: Стройиздат 1992
15. Г. В. Стадницкий, А. И. Родионов. «Экология».
16. Е. М. Сергеев, Г. Л. Кофф. «Рациональное использование и охрана
окружающей . среды городов.»
17. Государство и право – №1 (стр.100-119), 1997.
Правда-5/ кандидат геогр. наук С. Голубчиков «Журчание лесного ручья
заменить будет нечем»/ 28 марта-4 апреля (стр. 6), 1997.
Экономист/ №8 (стр.14-28), 1997.
Рос. вести/ 13 апреля (стр. 13), 1996 (экология и здоровье)
Государственный доклад о состоянии окружающей среды в г. Москве / 1992 г.
В. В. Плотников «Введение в экологическую химию», 1989.
Беспамятнов Г. П., Кротов Ю. А. Предельно допустимые концентрации
химических веществ в окружающей среде Л.: Химия 1987.
Жуков А. И., Монгайт И. Л., Родзиллер И. Д. Методы очистки производственных
сточных вод М.: Стройиздат.
Химия в таблицах «Дрофа»
Основы химического микроанализа.
МК 29 окт. 1999 год
Благодарности.
Наша экологическая группа объявляет благодарность:
Галине Борисовне – за предоставленную отсрочку сдачи результатов, за
моральную поддержку, обеспечение литературой и терпение;
Ольгу Евгеньевне – за обеспечение всеми нужными реактивами, за направления
в нужные инстанции, помощь в работе и за поучительные уроки химии;
Светлане Евдокимовне – за нужные уроки Москвоведения (могли бы
заблудиться, гуляя по Москве);
Светлане Геннадьевне – за то, что научила нас считать;
Алле Михайловне за то, что научила нас писать, хоть и с ошибками;
Марине Владимировне – за моральную поддержку на нашей презентации;
И всем, всем, всем, кто помогал нам в этом нелёгком труде.